مقداری است که نشان می دهد یک حجم معینی از خاک۱×۱×۱ (مکعبی از خاک به طول، عرض و ارتفاع یک متر) چقدر در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت می کند و واحد آن اهم-متر است. واحد اندازه گیری مقاومت ویژه خاک برابر با (Ω-m) است.
مقاومت ویژه خاک (ρ) در واحد اهم بر متر بیان می شود Ω-m
مقاومت سیستم زمین و میزان گرادیان ولتاژ بستگی مستقیم به مقاومت ویژه خاک دارد. مقدار مقاومت ویژه خاک برحسب اهم-متر و در ایالات متحده برحسب اهم-سانتی متر بیان می‌شود.
هر یک اهم-متر برابر ۱۰۰ اهم-سانتی متر می‌باشد.
تست مقاومت ویژه خاک برای طراحی سیستم زمین و اجرای چاه ارت یکی از پارامتر‌هایی که باید در نظر گرفته شود و از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، در طراحی سیستم اتصال زمین (ارتینگ) اندازه گیری مقاومت ویژه خاک جهت یافتن بهترین مکان و عمق برای اجرای الکترود ارت و سیستم زمین بررسی مقاومت ویژه خاک یکی از پارامترهای اصلی در تعیین مقاومت الکتریکی زمین می باشد. نتایج تست مقاومت ویژه خاک و پس از اندازه گیری مقاومت ویژه خاک باید در نرم افزار مختص وارد و تحلیل شود تا بتوان بهترین نوع سیستم ارت را اجرا کرد.
همچنین جهت بررسی ژئوفیزیک زمین تست مقاومت ویژه خاک کاربرد فراوانی دارد و لایه های زیرزمین و لایه های رس را می توان شناسایی کرد همچنین تست مقاومت مخصوص خاک در تعیین عمق لایه های سنگی کاربرد دارد. بررسی مقاومت مخصوص خاک و تست مقاومت مخصوص خاک به منظور تعیین درجه خوردگی خطوط زیرزمینی آب و گاز و نفت کاربرد دارد. لذا اطلاعات حاصل از اندازه گیری مقاومت ویژه خاک راهنمای خوبی جهت طراحی سیستم حفاظت کاتدیک نیز خواهد بود.
یکی از خدمات شرکت فنی مهندسی ایمن پیشگامان بارز در حوزه طراحی سیستم ارتینگ اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک می باشد که این شرکت دارای مجوز رسمی از مرکز تحقیقات و حفاظت فنی بهداشت کار می باشند و پس از سنجش مقاومت ویژه خاک گواهینامه تائید مقاومت مخصوص خاک را از لحاظ میزان اهم – متر صادر می نمایند.
اندازه گیری مقاومت ویژه خاک به شما کمک می کند تا:
اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین در ساختمان‌های بزرگ و کارخانه‌ها و همچنین پست‌های برق بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد، در این اماکن حساس، انتخاب بهترین مکان برای اجرای الکترودهای زمین و نحوه‌ی اجرای آن با هزینه بهینه بسیار مهم است.
دما،رطوبت،نمک خاک و دانه بندی خاک
پارامتر دما هم در دما‌های کم نامطلوب است و هم مقادیر زیاد آن. چرا که در دما‌های زیر صفر خاک یخ می‌بندد و خاصیت الکتریکی آن به دلیل عدم تحرک یون‌ها کاهش می‌یابد. در دما‌های بالا نیز رطوبت موجود در خاک تبخیر می‌شود و چنانچه گفته شد، مقاومت آن زیاد می‌شود. دما‌های ایده آل خاک بین ۱۰ تا ۲۰ درجه است.جدول ذیل اندازه گیری مقاومت ویژه خاک را در بازه دمایی منفی ۱۵ درجه تا ۲۰ درجه سانتی گراد در خاک شنی نباتی که حاوی ۱۵.۲ درصد رطوبت است را نشان می دهد در این محدوده دمایی مقاومت مخصوص خاک بین ۷۲ تا ۳۳۰۰ اهم بر متر متغیر است:
| دما بر حسب سانتی گراد | دما بر حسب فارنهایت | Ω-mمقاومت ویژه خاک | |
| ۲۰ | ۶۸ | ۷۲ | |
| ۱۰ | ۵۰ | ۹۹ | |
| ۰ | 32water | ۱۳۸ | |
| ۰ | 32ice | ۳۰۰ | |
| -۵ | ۲۳ | ۷۹۰ | |
| -۱۰ | ۱۴ | ۳۳۰۰ | |
اثر رطوبت کمتر از ۱۰ درصد تا بالای ۲۰ درصد می‌توانند که بسیار متفاوت باشند. مثلا برای خاکی که دارای رطوبت ۱۰% مقاومت مخصوص ۳۰۰ Ω.m و یا بیشتر است .
| مقدار مقاومت ویژه حدودی بر اساس Ω-cm | مقدار رطوبت بر اساس در صد وزنی | ||
| خاک نباتی شنی | خاک لایه اول | ||
| ۱۰⁹< | ۱۰⁹< | ۰ | |
| ۱۵۰,۰۰۰ | ۲۵۰,۰۰۰ | ۲.۵ | |
| ۴۳,۰۰۰ | ۱۶۵,۰۰۰ | ۵ | |
| ۱۸,۵۰۰ | ۵۳,۰۰۰ | ۱۰ | |
| ۱۰,۵۰۰ | ۱۹,۰۰۰ | ۱۵ | |
| ۶,۳۰۰ | ۱۲,۰۰۰ | ۲۰ | |
| ۴,۲۰۰ | ۶,۴۰۰ | ۳۰ | |
وظیفه انتقال جریان الکتریکی در خاک بر عهده املاح (حاصل از نمک‌های محلول) است. اگر خاکی فاقد این املاح باشد به لحاظ الکتریکی ضعیف است. گاهی با افزودن مواد مناسبی می‌توان این خاصیت خاک را بهبود بخشید.
| خاک نباتی شنی ، رطوبت ۱۵٪ وزن ، دما ۱۷ درجه سانتیگراد | |
| مقاومت ویژه Ω-cm | نمک اضافه شده (٪ وزنی از رطوبت) |
| ۱۰,۷۰۰ | ۰ |
| ۱۸۰۰ | ۰.۱ |
| ۴۶۰ | ۱ |
| ۱۹۰ | ۵ |
| ۱۳۰ | ۱۰ |
| ۱۰۰ | ۲۰ |
هر چه دانه‌های خاک ریز‌تر باشند، سطح تماس آنها بیشتر و هدایت الکتریکی بهتر است. خاک‌های ماسه‌ای و شنی به همین دلیل وضع خوبی ندارند. حتی در خاک ریز دانه‌ای که فشردگی لازم در آن وجود نداشته و بین دانه‌ها هوا موجود باشد مقاومت مخصوص بالایی دارند. لذا استفاده از خاک بکر برای نصب الکترود اهمیت زیادی دارد و کندن چاه و پر کردن آن پس از نصب الکترود، چون این خاصیت را از بین می‌برد، کار خیلی مطلوبی نیست.
اگر خاک دارای عناصر نمکی محلول نباشد، به خاک خشک نامیده می شود که از مقاومت بالایی برخوردار است. مقاومت ویژه خاک یک عامل اصلی است که تعیین می کند مقاومت یک سیستم الکترود زمینی( سیستم ارت) چقدر خواهد بود و برای دستیابی به سیستمی با مقاومت کم، تا چه عمقی باید هدایت شود و یا به عبارت بهتر الکترود ما تا چه عمقی می بایست دفن گردد. اندازه گیری مقاومت ویژه خاک در سراسر جهان بسیار متفاوت است و به صورت فصلی تغییر می کند. مقاومت ویژه خاک تا حد زیادی به محتوای الکترولیتی خاک که از رطوبت، مواد معدنی و نمک های حل شده در خاک است وابسته است.
| مقدار مقاومت ویژه حدودی بر اساس واحد اهم-سانتی متر | خاک
| ||
| بیشترین
| متوسط
| کمترین
| |
| ۷۰۰۰ | ۲۳۷۰ | ۵۹۰ | خاکستر ، زغال، آب نمک ، زباله
|
| ۱۶۳۰۰ | ۴۰۶۰ | ۳۴۰ | گل ، خاک رس، خاک نباتی، گامبو
|
| ۱۳۵۰۰۰ | ۱۵۸۰۰ | ۱۰۲۰ | مانند مورد بالا با داشتن مقداری شن و ماسه
|
| ۴۵۸۰۰۰ | ۹۴۰۰۰ | ۵۹۰۰۰ | شن زار ، ماسه زار ، سنگ زار با اندکی خاک رس یا خاک نباتی |
از چندین شیوه برای اندازه گیری مقاومت ویژه خاک استفاده می‌شود که پرکاربردترین شیوه تست مقاومت ویژه خاک شامل “۴ الکترود” است که با دو روش ممکن اجرا می‌گردد.
در این روش چهار عدد میله در امتداد یک خط راست در زمین از دستگاه به خاک بین دو میله I کوبیده می شود که همگی با فاصله معین از یکدیگر قرار گرفته اند. یک جریان آزمون بیرونی (میل های جریان) گذرانده می شود و ولتاژ بین دو میل درونی (میل های ولتاژ) به کمک یک ولت متر دارای امپدانس درونی بالا اندازه گیری می شود. سپس از روی V/I مقدار R دارای توسط دستگاه نشان داده می شود.
در اغلب موارد جهت اندازه گیری مقاومت ویژه خاک از روش چهار نقطه استفاده می شود که عبارتند از:
در این روش تست مقاومت ویژه خاک هر چهار میل اندازه گیری در امتداد یک خط راست، با فاصله مساوی کوبیده می شوند و به شکل زیر به ترمینال های یک دستگاه ارت سنج چهارسیم وصل می شود. b از یکدیگر و در عمق a
از چهار عدد میل تست استفاده می شود. دو میل جانبی برای برقراری مدار جریان و دو میل میانی برای اندازه گیری ولتاژ در نظر گرفته می شود.
هر چهار میل در فواصل مساوی در یک خط قرار داده می شوند. در هر اندازه گیری محل هر چهار میل را باید تغییر داد. در صورت همگن بودن خاک با زیاد شدن فاصله الکترودها، ولتاژ نسبت به فاصله به صورت خطی تغییر می کند.
پس از اتصال سیم های رابط مقاومت R از دستگاه ارت سنج خوانده شده واز رابطه زیر مقاومت ویژه خاک متناسب با واحد انتخاب شده برای طول های b و a به دست می آید:
از نظر تئوری، الکترودها باید دارای تماس نقطه ای با خاک بوده یا از نیم کره هایی با شعاع b ساخته شوند.
ولی در عمل چهار عدد میل به کار برده می شود که برای جلوگیری از بروز خطا باید عمق کوبیدن میل ها (b) از ۱۰% فاصله آن ها (a) بیشتر نشود. در این صورت می توان در رابطه فوق از b در برابر a چشم پوشی نمود و از رابطه ساده زیر استفاده کرد:
در این رابطه p اندازه گیری مقاومت ویژه خاک از سطح تا عمق a است.
مهمترین مزیت روش ونر در تست مقاومت ویژه خاک این است که به آسانی با افزایش فاصله بین میل ها در سطح زمین می توان مقاومت ویژه خاک را تا عمق های زیاد به دست آورد. (عمق خاک= a )
اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک با دستگاه اندازه گیری به روش اشلومبرگر به صورت زیر انجام می شود. چهار (۴) الکترود در یک خط مستقیم نصب میشوند ولی مانند حالت قبل فواصل الکترودها از یکدیگر برابر نیستند.
فاصله الکترودهای جریان از یکدیگر خیلی بیشتر از فاصله الکترودهای ولتاژ از یکدیگر است ولی الکترودهای ولتاژ در وسط و نزدیک به هم قرار داده میشوند و در هر بار اندازه گیری مقاومت ویژه خاک به روش اشلوم برگر فقط الکترودهای جریان جابه جا میشوند.
در این روش تست مقاومت ویژه خاک ولتاژ با مجذور فاصله بین الکترودهای جریان تغییر می کند و لذا در هنگام استفاده از آن باید از لوازم اندازه گیری حساس استفاده شود.
روش ونر با توجه به کارآمدی آن در اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک و با در نظر گرفتن اینکه اغلب دستگاه های ارت سنج موجود فقط همین روش را پشتیبانی می کنند در بیشتر موارد توصیه می شود جهت اندازه گیری مقاومت ویژه خاک از این روش استفاده شود.
روش اشلومبرگر بر همان اساس روش ونر اندازه‌گیری را انجام می‌دهد. تنها تفاوت مربوط به قرار گرفتن الکترودها است.
برای تهیه نقشه مقاومت ویژه خاک یک منطقه، می‌توان با تغییر فاصله بین الکترودها a، در اعماق مختلف ۳/4a، مقدار مقاومت ویژه خاک را به دست آورد. حداکثر عمق کوبیدن الکترود ها نباید از مقدار خاصی بیشتر باشد (در حدود ۱/۲۰ مقدار a )
عملکرد ذاتی یک ارت سنج در زمان تست چاه ارت بر اساس سیستم افت پتانسیل این است که یک جریان ثابت را وارد زمین کند و افت ولتاژ را با استفاده از الکترودهای کمکی اندازه گیری کند. مقاومت بیش از حد یک یا هر دو الکترود کمکی می تواند این عملکرد را در زمان تست الکترود زمین مختل کند. این مشکل و اختلال میتواند به دلیل مقاومت زیاد خاک یا تماس ضعیف بین الکترود کمکی و خاک اطراف آن در تست چاه ارت ایجاد می شود.
برای اطمینان از تماس خوب راد کمکی با زمین، خاک باید مستقیماً در اطراف الکترود کمکی قرار گرفته و کوبیده شود تا شکاف های هوایی ایجاد شده در هنگام کوبش میله از میان برود.
اگر اتصال میل ها با خاک و یا مقاومت خاک مشکل دارد، آب را در اطراف الکترودهای کمکی بریزید. این عمل تاثیری در نتایج تست مقاومتی ما ندارد و تنها مقاومت الکترود کمکی را کاهش می دهد و نیز ارتباط موثر در زمان تزریق جریان از دستگاه بین میل ها ایجاد می کند.
مقاومت یک الکترود اتصال به زمین به مقاومت ویژه الکتریکی خاکی که الکترود در آن نصب شده است، بستگی دارد. به همین جهت، این عامل می تواند به منظور تصمیم گیری در انتخاب سیستم های حفاظتی مهم باشد. اندازه گیری مقاومت ویژه خاک به میزان رطوبت خاک و ترکیبات شیمیایی و نمک های محلول موجود در خاک و اندازه و توزیع دانه ها و نزدیکی آنها به یکدیگر بستگی دارد.
(No Ratings Yet)
Loading...
